[发明专利]一种超薄柔性晶体硅电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于晶体硅电池的制备领域，具体涉及一种超薄高效柔性晶体硅电池的制备方法。

背景技术

提高太阳能电池的应用范围和深度一直是人们坚持不懈的追求，目前晶体硅太阳能电池在地面空间已得到广泛应用并得到人们的认可，高效、稳定、抗辐照衰减能力强、成本低且功率质量比高的柔性太阳能电池一直是高空飞行器正常工作的最基本性需求。

航空领域需要稳定性强、抗辐照衰减能力高、功率质量比和性价比高的柔性太阳电池组件。最早用于国际航天领域的太阳电池是N型晶体硅电池，但经太空高能辐照后效率发生衰减及稳定性低于P型晶体硅电池，P型晶硅电池成为太空应用的首选，后来砷化镓制备技术突破，又取代P型电池。而非晶硅、铜铟镓硒等薄膜太阳电池组件耐衰减能力低，空间辐照测试后效率衰减比较大；砷化镓制备工艺难度极大，电池组件价格过高，国际上研制单位较少。空间电池技术经过一系列发展，对于高性价比的产品一直是追求的目标，在经历各类电池的验证后，柔性晶硅电池由于其较高的转换效率，低成本、规模化生产能力重新出现在用户的视野中。

随着柔性太阳电池技术的发展，太阳能无人机、无人飞艇、太阳能背包、太阳能帐篷等装备也广泛应用于军事作战中，柔性太阳电池的军品需求十分强劲。

    P型CFZ 、MCZ或FZ晶体硅片效率高、抗辐照衰减能力强且性能稳定，单晶硅片减薄至100μm以下即可表现出很好的柔韧弯曲性，而且硅片厚度不是决定电池效率的关键性因素，尝试通过硅片减薄制备厚度在100μm以下、效率在19%以上晶硅高效电池是本发明的主要目的。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，提供一种超薄高效条状晶体硅电池的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述超薄柔性晶体硅电池的制备方法包括如下步骤：

（1）将电阻率为3～5Ω﹒cm单晶硅片切割成厚度90～120μm的125×125 mm²或156×156mm²硅片；所述单晶硅片为P型CFZ、MCZ或FZ之一的单晶硅片；

（2）对切割后的硅片清洗并制绒，并经两步高温扩散法在硅片上制备方阻在65～80Ω/□的PN结；所述两步高温扩散法的参数为：第一步扩散温度为770～800℃，扩散时间为10～20min，第二步扩散温度为800～850℃，扩散时间为15～25min，退火时间为25min～60min；

（3）去除硅片表面磷硅玻璃并对硅片背面单面抛光抛光技术采用申请号为201310653357.5中所公开的抛光技术）；

（4）在抛光的硅片背面采用微波式平板PECVD沉积Al₂O₃/SiNx叠层钝化膜，所述Al₂O₃/SiNx叠层钝化膜中Al₂O₃层与硅片直接接触，所述Al₂O₃钝化膜厚度为5～20nm，所述SiNx钝化膜厚度为110～180nm；然后采用激光开膜法对钝化膜开膜（开膜技术采用申请号为201310653357.5中所公开的开膜技术），采用管式PECVD在硅片前表面镀厚度为70～85nm 的SiNx减反射膜，膜厚为70～85nm； 

（5）设计硅片上的条状无主栅电极结构小电池图形：小电池宽度为25～45mm、长度为156mm，边缘焊点数量为6～15个；

（6）根据电极结构小电池图形设计硅片上小电池分布网版图：小电池分布网版图上小电池间距设为1～2mm；将小电池分布网版图覆盖于硅片上后在硅片上依次印刷后电极浆料、铝背场浆料和前电极浆料；印刷后电极浆料烧结后形成后电极；铝背场浆料经烧结形成铝背导电层；前电极浆料经烧结后形成前电极；

（7）根据小电池分布网版图在硅片上切出小电池形状。

优选地，步骤（2）中是用清洗液对切割后的硅片清洗，所述清洗液是双氧水溶液和氨水溶液的混合液，混合液中双氧水的质量百分比浓度为5～15%，混合液中氨水的质量百分比浓度为5～15%，混合液温度为25～60℃。

步骤（2）所述PN结结深在0.3～0.6μm，表层峰值浓度在3×10¹⁹～2×10²⁰/cm³。

步骤（4）所述Al₂O₃钝化膜厚度为3～10nm。